食品中糖的檢測(cè)方法研究進(jìn)展

◎ 蘇駿敏，沈昌瑩，張樹權(quán)

（東莞市食品藥品檢驗(yàn)所，廣東 東莞 523808）

糖類（即碳水化合物）是食品工業(yè)的主要原料，也是大多數(shù)食品的重要組成成分。它包括單糖、雙糖和多糖，對(duì)食品的形態(tài)、組織結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)及其色、香、味等都有很大的影響[1]。糖類含量不僅是營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高低的重要標(biāo)志，也是一些食品的重要質(zhì)量指標(biāo)。例如，葡萄酒中的總糖量是影響葡萄酒質(zhì)量和區(qū)分葡萄酒種類的重要指標(biāo)之一[2]。同時(shí)，隨著食品行業(yè)的快速發(fā)展，食品摻假技術(shù)越來(lái)越復(fù)雜，隱蔽性越來(lái)越高，糖的檢測(cè)在果汁、蜂蜜等摻假鑒別中具有重要研究?jī)r(jià)值。糖的分析關(guān)系到食品、發(fā)酵、醫(yī)學(xué)和藥學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域，因此糖含量的測(cè)定一直是國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)[3]。本文對(duì)近年來(lái)食品中糖含量測(cè)定的主要常用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行了綜述，為食品中糖含量的檢測(cè)方法提供一定參考依據(jù)。

1 食品中糖含量的測(cè)定方法

食品中含有許多糖類，包括具有還原性的糖和非還原性的糖。食品中糖含量的測(cè)定一般指的是糖的總量的測(cè)定，即“總糖”。食品中的總糖通常是指具有還原性的糖和在一定條件下能水解為還原性單糖的蔗糖的總量[4]。近年來(lái)，食品中糖含量的主要測(cè)定分析方法有滴定法（直接滴定法、高錳酸鉀滴定法、鐵氰化鉀法和奧氏試劑滴定法）、分光光度法（苯酚硫酸法、3,5-二硝基水楊酸比色法）、旋光法以及高效液相色譜法（電噴霧檢測(cè)器、示差折光檢測(cè)器、蒸發(fā)光散射檢測(cè)器等）。

1.1 滴定法

滴定法被廣泛應(yīng)用于食品中糖含量的測(cè)定，主要應(yīng)用于還原糖、蔗糖以及總糖的測(cè)定，其中總糖含量的測(cè)定是建立在還原糖的測(cè)定方法的基礎(chǔ)之上的。還原糖是指分子中含有游離醛基或酮基的單糖和含有游離醛基的二糖，具有還原性，包括葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖和麥芽糖等，多糖則大多因?yàn)榘肟s醛羥基的存在，經(jīng)過(guò)還原后變成糖酸，如葡萄糖變成葡萄糖酸。滴定法通過(guò)使用堿性酒石酸銅溶液、奧氏試劑、斐林試劑等，與食品中還原性糖發(fā)生氧化還原反應(yīng)，通過(guò)滴定量計(jì)算對(duì)應(yīng)糖的含量。

1.1.1 直接滴定法

直接滴定法利用還原糖的還原性，以及多糖能通過(guò)水解轉(zhuǎn)化為具有還原性的單糖，經(jīng)過(guò)前處理去除樣品中的蛋白質(zhì)等雜質(zhì)后，通過(guò)氧化還原反應(yīng)，直接滴定后換算成樣品中相應(yīng)糖的含量。直接滴定法可廣泛運(yùn)用于食品中總糖、蔗糖、還原糖的測(cè)定，包括菲林法和蘭-艾農(nóng)法，菲林法是最常用的直接滴定法之一。菲林試劑能與醛糖發(fā)生反應(yīng)生成特征性的磚紅色Cu2O沉淀[5]。該方法具有很好的準(zhǔn)確度和精密度，且不需要大型的分析儀器設(shè)備，結(jié)果重現(xiàn)性好。但其反應(yīng)速率較慢，結(jié)果判定現(xiàn)象較模糊。另外，在試驗(yàn)中還應(yīng)避免蛋白質(zhì)沉淀裹挾總糖，造成測(cè)定結(jié)果偏低[6]。斐林試劑在使用時(shí)注意要現(xiàn)配現(xiàn)用，且滴定時(shí)需要在靠近滴定終點(diǎn)處加入指示劑。蘭-艾農(nóng)法又稱為萊因-埃農(nóng)氏法，使用的是堿性酒石酸銅溶液，堿性酒石酸銅溶液是在斐林試劑的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一定的改良，優(yōu)點(diǎn)在于預(yù)先在試劑中加入了亞甲基藍(lán)，因此不需要在靠近滴定終點(diǎn)時(shí)加入指示劑。且試劑中加入了亞鐵氰化鉀，可以與氧化亞銅反應(yīng)生成可溶性絡(luò)合物，阻止了紅色沉淀析出，從而讓滴定終點(diǎn)判定更加清晰[7]。近年來(lái)，堿性酒石酸銅試劑還被開發(fā)制成堿性酒石酸銅試紙，可用于葡萄糖的鑒別，具有操作簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，且能節(jié)約試劑、性質(zhì)穩(wěn)定[8]。葉維佳等[9]使用本尼迪特試劑制成的試劑盒進(jìn)行還原糖的快速檢測(cè)。本尼迪特試劑是斐林試劑的改良試劑，其中含有的檸檬酸鈉作為親水性掩蔽絡(luò)合物形成劑，能防止氫氧化銅沉淀的形成，因此可以存放備用，避免了斐林試劑必須現(xiàn)配現(xiàn)用的缺點(diǎn)。該方法不僅結(jié)果準(zhǔn)確，而且操作方便，檢測(cè)效率高。目前，該快速檢測(cè)方法可以應(yīng)用于真假果汁的辨別，通過(guò)檢測(cè)果糖快速鑒別果汁是否摻假，在果汁中果糖的快速檢測(cè)中具有較好的發(fā)展前景。

1.1.2 高錳酸鉀滴定法

高錳酸鉀滴定法是標(biāo)準(zhǔn)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中還原糖的測(cè)定》（GB 5009.7—2016）中規(guī)定的第二法，該方法又被稱為門森-瓦爾格（Munson-walker）高錳酸鉀法，可廣泛運(yùn)用于食品中還原糖的測(cè)定，也是美國(guó)公職分析化學(xué)家協(xié)會(huì)測(cè)定果蔬可溶性糖的標(biāo)準(zhǔn)法[10-11]。通過(guò)樣品中的還原糖把銅鹽還原為氧化亞銅，然后在硫酸鐵作用下，氧化亞銅被氧化為銅鹽，利用高錳酸鉀溶液滴定氧化作用后生成亞鐵鹽，根據(jù)高錳酸鉀的消耗量，計(jì)算出相對(duì)應(yīng)的糖含量。該方法準(zhǔn)確度和重現(xiàn)性優(yōu)于直接滴定法，且直接滴定法不適用于檢測(cè)深色樣品，高錳酸鉀法卻不受有色樣液的限制，但本方法操作復(fù)雜、費(fèi)時(shí)，需使用糖類檢索表[12-14]。

1.1.3 鐵氰化鉀法

高錳酸鉀滴定法是標(biāo)準(zhǔn)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中還原糖的測(cè)定》（GB 5009.7—2016）中規(guī)定的第三法，可用于糧食、油料中還原糖含量的測(cè)定，也是國(guó)內(nèi)測(cè)定果蔬可溶性糖的常規(guī)方法。還原糖在堿性條件下將鐵氰化鉀還原為亞鐵氰化鉀，還原糖自身被氧化為相應(yīng)的糖酸。多余的鐵氰化鉀在乙酸的存在下，與剩余的碘化鉀作用析出碘，析出的碘通過(guò)硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，通過(guò)計(jì)算鐵氰化鉀氧化還原糖時(shí)的消耗量，查表得到試樣中還原糖的含量?！睹绹?guó)藥典》（United States Pharmacopoeia）收載有麥芽糊精的標(biāo)準(zhǔn)[15]。陳皓等[16]在《美國(guó)藥典》和鐵氰化鉀法的基礎(chǔ)上，提出利用鐵氰化鉀等試劑與還原糖反應(yīng)后，用分光光度計(jì)進(jìn)行麥芽糊精還原糖含量檢測(cè)的新思路，其線性范圍為 0.50 ～ 4.00 μg·mL-1，定量限為 0.13 μg·mL-1，回收率為95.35%，RSD為5.19%（n=9）。該方法操作簡(jiǎn)便，靈敏度好，結(jié)果穩(wěn)定，避免了滴定法中易造成試驗(yàn)結(jié)果偏差的多種影響因素。

1.1.4 奧氏試劑滴定法

奧氏試劑滴定法又被稱為碘量法和奧夫納爾法，是標(biāo)準(zhǔn)《白砂糖試驗(yàn)方法》（GB/T 35887—2018）[17]、《白砂糖》（GB/T 317—2018）[18]、《冰糖試驗(yàn)方法》（QB/T 5010—2016）[19]等方法中規(guī)定的還原糖分測(cè)試方法，適用于白砂糖、綿白糖、精制糖蜜以及甜菜塊根中還原糖含量測(cè)定?；趬A性銅鹽溶液中的金屬鹽類的還原性，用碘量法測(cè)定奧氏試劑與糖溶液作用生成的Cu2O，從而計(jì)算出樣品中還原糖分。該法具有操作簡(jiǎn)便，試樣消耗量少，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)[20]。

1.2 分光光度法

分光光度法廣泛適用于食品中總糖以及多糖的測(cè)定。利用糖經(jīng)水解轉(zhuǎn)化后，與特定化合物反應(yīng)可以生成有色物質(zhì)，根據(jù)其對(duì)一定范圍波長(zhǎng)光的吸收程度與糖的濃度呈正比，外標(biāo)法測(cè)得糖的含量。李燕萍等[21]采用納米金為顯色信號(hào)元件，基于點(diǎn)擊反應(yīng)，建立了一種簡(jiǎn)單快捷、靈敏度高的比色檢測(cè)方法。該方法的檢出限為 0.001 5 μmol·L-1。陳慧等[22]基于 3,5- 二硝基水楊酸比色法和苯酚硫酸法的分光光度法，開發(fā)出利用python/RGB色彩數(shù)據(jù)分析平臺(tái)快速測(cè)定還原糖濃度的方法，該方法不僅方便快速，而且可多通道處理。目前，分光光度法中使用最為廣泛的是苯酚硫酸法和3,5-二硝基水楊酸（DNS）比色法。

1.2.1 苯酚硫酸法

苯酚硫酸法是利用試樣中的糖經(jīng)酸水解后轉(zhuǎn)化成還原糖，經(jīng)硫酸脫水作用，迅速生成糖醛或糖醛衍生物，并與芳香族酚類化合物縮合反應(yīng)生成橙黃色物質(zhì)，采用外標(biāo)法定量。該方法具有較高的靈敏度，準(zhǔn)確性較好，適用面廣[23]。但同時(shí)會(huì)因樣品本身所帶的顏色對(duì)結(jié)果造成一定的干擾。苗曉燕等[24]建立苯酚硫酸法測(cè)定蘆薈粗多糖中多糖的含量，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確、穩(wěn)定可行，可應(yīng)用于多糖產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)和監(jiān)控。于曉輝等[25]采用薄層色譜法與苯酚硫酸法聯(lián)用控制黃芪多糖粗粉質(zhì)量，在20～200 μg線性范圍，r=0.999 8，重復(fù)性良好，相對(duì)偏差低于2.0%。張居作等[26]對(duì)苯酚硫酸法進(jìn)行優(yōu)化用于測(cè)定苦瓜多糖的含量，用紫外可見分光光度計(jì)在400～600 nm進(jìn)行波譜掃描，確定了苦瓜多糖的最大吸收波長(zhǎng)為493 nm，該方法的回收率達(dá)到98.69%，RSD為2.04%（n=5），操作簡(jiǎn)單，重現(xiàn)性較好，適用性廣泛。

1.2.2 3,5-二硝基水楊酸比色法

3,5-二硝基水楊酸比色法又被稱為DNS法[27]。水溶性糖和水不溶性多糖經(jīng)鹽酸溶液水解后轉(zhuǎn)化成還原糖，與3,5-二硝基水楊酸（3,5-dinitrosalicylic acid，DNS）共熱后被還原成橙黃至棕紅色的氨基化合物，且在一定范圍內(nèi)，還原糖含量與反應(yīng)液的顏色強(qiáng)度呈正相關(guān)[28-29]。該方法的檢測(cè)濃度范圍相對(duì)較寬，操作簡(jiǎn)便，可用于大批量的試樣的糖含量測(cè)定。李淑貞等[30]將DNS法應(yīng)用于蔗汁中還原糖含量的測(cè)定，檢出限為0.005 mg·mL-1，回收率為99%～103%。邵錦挺等[31]對(duì)DNS法進(jìn)行改良，采用酶聯(lián)免疫測(cè)試儀微盤比色，建立了微型化DNS法，線性范圍在0.2～1.0 mg·mL-1，r2=0.999 4，回收率為99.0%～103.0%。與傳統(tǒng)DNS法相比，微型化DNS法可用于微量樣品的大批量快速檢測(cè)。劉蕭等[32]建立了試紙法用于還原糖的快速檢測(cè)，以DNS比色法為顯色機(jī)理，把化學(xué)反應(yīng)從試管移到試紙上進(jìn)行，檢測(cè)范圍為0.01～3.00 mol·L-1，具有操作簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，且不需要儀器設(shè)備，結(jié)果顯示直觀，可實(shí)現(xiàn)對(duì)還原糖的半定量快速檢測(cè)。

1.3 旋光法（檢糖計(jì)法）

旋光法是《白砂糖試驗(yàn)方法》（GB/T 35887—2018）、《赤砂糖試驗(yàn)方法》（QB/T 2343.2—2013）[33]等標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的蔗糖分含量的測(cè)試方法，可用于白砂糖、冰糖、赤砂糖以及液體糖的蔗糖分含量測(cè)定。蔗糖、葡萄糖、果糖等分子中都具有不對(duì)稱碳原子，因此都具有旋光性，能通過(guò)使偏振光的振動(dòng)面發(fā)生一定角度的旋轉(zhuǎn)，用旋光儀測(cè)定其旋光度，可以計(jì)算出試樣的蔗糖分含量。一次旋光法適用于測(cè)定白砂糖和冰糖中的蔗糖分含量；二次旋光法可用于測(cè)定赤砂糖的蔗糖分含量，通過(guò)測(cè)得糖溶液轉(zhuǎn)化前后的旋光讀數(shù)，計(jì)算求得蔗糖分含量。該方法前處理操作簡(jiǎn)單，分析時(shí)間短且監(jiān)測(cè)效率高，但適用范圍不夠廣泛。使用時(shí)必須對(duì)旋光儀進(jìn)行調(diào)零校正，試驗(yàn)溫度會(huì)對(duì)結(jié)果測(cè)定產(chǎn)生較大影響。史琦云等[34]利用旋光法運(yùn)用于蜂蜜品質(zhì)的檢驗(yàn)，根據(jù)摻入糖類濃度的不同，根據(jù)已建立的回歸方程，通過(guò)旋光度值判斷蜂蜜真?zhèn)我约笆欠裼袚饺胩穷愇镔|(zhì)。

1.4 高效液相色譜法

適用于食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖和乳糖的測(cè)定。利用高效液相色譜柱分離，用電噴霧檢測(cè)器、示差折光檢測(cè)器或蒸發(fā)光散射檢測(cè)器檢測(cè)，外標(biāo)法定量。馮鑫等[35]在用電噴霧檢測(cè)器、示差折光檢測(cè)器和蒸發(fā)光散射檢測(cè)器測(cè)定糖分比較中發(fā)現(xiàn)，電噴霧檢測(cè)器不受限于信噪比，不僅具有較高的靈敏度，且重現(xiàn)性和線性良好，在未來(lái)高效液相色譜法檢測(cè)食品中糖分時(shí)可作為備選檢測(cè)器。徐慧等[36]建立了高效液相色譜法同時(shí)測(cè)定蘋果中的D-果糖、D-葡萄糖和蔗糖含量的方法，測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.69%～1.17%（n=6），該方法簡(jiǎn)便準(zhǔn)確，可為蘋果品質(zhì)鑒定提供參考依據(jù)。孟伊娜等[37]用HPLC建立了同時(shí)測(cè)定甜高粱莖稈中果糖、葡萄糖和蔗糖含量的方法，在0.05～5.00 mg·mL-1范圍內(nèi)，其線性相關(guān)系數(shù)均為0.999 9，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于1%，RSD小于1%，回收率高于96%。該方法不僅精密度好，而且準(zhǔn)確性較高，前處理和操作簡(jiǎn)單，重復(fù)性好。

2 結(jié)語(yǔ)

糖的檢測(cè)涉及到的方法較多，應(yīng)用最為廣泛的主要包括了滴定法、分光光度法、旋光法和色譜法等，不同方法適用的食品種類、檢測(cè)濃度不同，且存在各自優(yōu)缺點(diǎn)。滴定法的適用范圍最為廣泛，檢測(cè)結(jié)果較為精確，且不需要大型的分析儀器設(shè)備，但是操作相對(duì)復(fù)雜，耗時(shí)較長(zhǎng)。分光光度法的準(zhǔn)確性較好，靈敏度高，且操作相對(duì)簡(jiǎn)便、快速，可用于大批量、微量樣品的檢測(cè)。但對(duì)于本身帶有顏色的樣品，可能會(huì)伴有較高的假陽(yáng)性。以大型儀器為基礎(chǔ)的高效液相色譜法雖然準(zhǔn)確度和靈敏度都較高，重復(fù)性好，但也存在成本高、結(jié)果分析復(fù)雜等問(wèn)題。食品中糖含量的檢測(cè)不僅是食品研發(fā)、品質(zhì)鑒定的重要檢測(cè)指標(biāo)，在蜂蜜摻假、果汁摻假等的鑒別中也具有重要研究意義。目前，對(duì)糖含量的檢測(cè)手段主要依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行，但由于標(biāo)準(zhǔn)方法前處理操作煩瑣，且缺少快速現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法，不能完全滿足于檢測(cè)需要，因此需要一種靈敏度、精密度、準(zhǔn)確度較高，重復(fù)性較好，操作簡(jiǎn)便快速的糖檢測(cè)方法。